JP2022139127A - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路部材とアクチュエーターとの間に多少の位置ずれが生じても、供給側連絡流路から圧力室にインクが流れにくくなることを抑制することが可能なインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】圧力室２２と、圧力室２２に充填されたインクの圧力を変化させるアクチュエーター３０と、アクチュエーター３０が駆動されることにより圧力室２２に充填されたインクを吐出するノズル５１と、圧力室２２とノズル５１とを連結するノズル側連絡流路２４と、圧力室２２とインクを供給する供給流路２１とを連結する供給側連絡流路２３と、を備え、供給側連絡流路２３のイナータンスよりノズル側連絡流路２４のイナータンスの方が大きく、供給側連絡流路２３の圧力室２２側端部（拡大孔部４０１ｂ）の第１開口面の面積は、アクチュエーター３０と流路部材４０とがずれなく接着した場合に、圧力室２２の開口面と第１開口面とが重なり合う面の面積よりも広い。【選択図】図７

Description

本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。

従来、インクジェットヘッドに設けられたノズルから記録媒体に対してインクを吐出して所望のパターンで着弾させていくことにより記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドは、ノズル側連絡流路を介してノズルに連通する圧力室と、圧力室内のインクの圧力を変動させる圧力変動素子とを備え、圧力変動素子による圧力室内のインクの圧力の変動に応じてノズルからインクを吐出する。

インクジェットヘッドとしては、ノズルが設けられたノズルプレート部材、ノズル側連絡流路及びインクを供給する供給流路と圧力室を連通する供給側連絡流路が設けられた流路部材、及び圧力変動素子が設けられたアクチュエーター部材（アクチュエーター）といった複数の基板を接合した構成のものが広く用いられている。
この構成において、流路部材とアクチュエーター部材が接合されることにより、圧力室とノズル側連絡流路とが接続される。また、圧力室と供給側連絡流路が接続される。

これに関連して、特許文献１には、共通液室から貫通口を通じて個別液室に液体を供給する構造であって、貫通口を有する部材と個別液室を有する部材は別部材である液体吐出ヘッドの技術が開示されている。
また、特許文献２には、メイン流路から連絡流路を通じて圧力室にインクを供給する構造であって、ノズル側の連絡流路のうち圧力室側端部の径が他の部分の径に比べて大きく形成されているインクジェットヘッドの技術が開示されている。

特開２０１７－０１３４４０号公報 特開２０１７－１３６７７３号公報

しかしながら、流路部材をアクチュエーターに接着する際に流路部材とアクチュエーターとの間に位置ずれが生じると、圧力室に重なるインク側連絡流路及び供給側連絡流路の面積が減少する。このため、供給側連絡流路から圧力室に、また圧力室からインク側連絡流路にインクが流れにくくなり、アクチュエーターに所期の駆動力を生じさせても、ノズルから所定量のインクを吐出させ得ないことが起こり得る。
特許文献１に記載の発明においてこの問題は解決されない。また、特許文献２に記載の発明では、供給側連絡流路から圧力室へのインクの流れについては言及されていない。

この発明の目的は、流路部材をアクチュエーターに接着する際に流路部材とアクチュエーターとの間に多少の位置ずれが生じても、供給側連絡流路から圧力室にインクが流れにくくなることを抑制することが可能なインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載のインクジェットヘッドの発明は、
インクが充填される圧力室と、
前記圧力室に充填されたインクの圧力を変化させるアクチュエーターと、
前記アクチュエーターが駆動されることにより前記圧力室に充填された前記インクを吐出するノズルと、
前記圧力室と前記ノズルとを連結するノズル側連絡流路と、
前記圧力室と前記インクを供給する供給流路とを連結する供給側連絡流路と、を備え、
前記ノズル側連絡流路及び前記供給側連絡流路を有する流路部材を前記アクチュエーターに接着することにより前記圧力室と前記ノズル側連絡流路、及び前記圧力室と前記供給側連絡流路がそれぞれ接続され、
前記供給側連絡流路のイナータンスより前記ノズル側連絡流路のイナータンスの方が大きく、
前記供給側連絡流路の前記圧力室側端部の第１開口面の面積は、前記アクチュエーターと前記流路部材とがずれなく接着した場合に、前記圧力室の開口面と前記第１開口面とが重なり合う面の面積よりも広くなっている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズル側連絡流路の前記圧力室側端部の第２開口面の面積は、前記アクチュエーターと前記流路部材とがずれなく接着した場合に、前記圧力室の開口面と前記第２開口面とが重なり合う面の面積よりも広くなっている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
複数の前記圧力室からなる圧力室列において、前記ノズル側連絡流路及び前記供給側連絡流路は、隣接する他の圧力室列との間の仮想の中央線に対して、線対称になるように配置されている。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記供給流路と前記供給側連絡流路の前記圧力室側端部との間に絞り部が設けられている。

請求項５に記載のインクジェット記録装置の発明は、
請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドのインク吐出を制御するヘッド駆動制御部と、を備え、
前記ヘッド駆動制御部は、隣接する圧力室列のアクチュエーターに、同一の波形を印可する。

本発明によれば、流路部材をアクチュエーターに接着する際に流路部材とアクチュエーターとの間に多少の位置ずれが生じても、供給側連絡流路から圧力室にインクが流れにくくなることを抑制することができる。

インクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。 インクジェットヘッドの構成を示す斜視図である。 ヘッドチップの構成を示す図である。 ヘッドチップのＸ軸方向正側の端部の拡大図である。 図４のV－V断面図である。 ノズル基板におけるノズルの配列を模式的に示す図である。 ヘッドチップのうち圧力室付近の構成の断面を示す部分斜視図である。 ノズル側連絡流路の圧力室側端部と供給側連絡流路の圧力室側端部を拡大した場合の圧力室とノズル側連絡流路の圧力室側端部との重なり、及び圧力室と供給側連絡流路の圧力室側端部との重なりを模式的に示す図である。 供給側連絡流路の圧力室側端部を拡大した場合の圧力室とノズル側連絡流路の圧力室側端部との重なり、及び圧力室と供給側連絡流路の圧力室側端部との重なりを模式的に示す図である。 ノズル側連絡流路の圧力室側端部を拡大した場合の圧力室とノズル側連絡流路の圧力室側端部との重なり、及び圧力室と供給側連絡流路の圧力室側端部との重なりを模式的に示す図である。 圧力室とノズル側連絡流路の圧力室側端部との重なり、及び圧力室と供給側連絡流路の圧力室側端部との重なりを模式的に示す図である。 アクチュエーターと流路部材の貼りずれ量と固有振動周期の変化の割合の関係（図８Ａの場合）を示す図である。 アクチュエーターと流路部材の貼りずれ量と固有振動周期の変化の割合の関係（図８Ｂの場合）を示す図である。 アクチュエーターと流路部材の貼りずれ量と固有振動周期の変化の割合の関係（図８Ｃの場合）を示す図である。 アクチュエーターと流路部材の貼りずれ量と固有振動周期の変化の割合の関係（図８Ｄの場合）を示す図である。 ノズル列内の射出速度、圧力室の固有振動周期の変化の割合の分布（図８Ａの場合）を示す図である。 ノズル列内の射出速度、圧力室の固有振動周期の変化の割合の分布（図８Ｄの場合）を示す図である。 ヘッドチップのうち圧力室付近の構成の断面を示す断面図である。 拡大貫通孔付近の拡大断面図である。 拡大孔部付近の拡大断面図である。 ヘッドチップのうち隣接する圧力室列付近の構成の断面を示す断面図である。 隣接する圧力室列をＺ軸方向負側から見た図である。 ノズル列間の射出速度、圧力室の固有振動周期の変化の割合の分布（図８Ａの場合）を示す図である。 ノズル列間の射出速度、圧力室の固有振動周期の変化の割合の分布（図８Ｄの場合）を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、インクジェット記録装置１の機能構成を示すブロック図である。

本実施形態のインクジェット記録装置１は、制御部２と、搬送部３と、記憶部４と、通信部５と、表示部６と、操作受付部７と、ヘッド駆動制御部８と、インクジェットヘッド１００などを備える。

制御部２は、演算処理を行うＣＰＵ２ａと、ＣＰＵ２ａに対して作業用のメモリー空間を提供して一時データを記憶するＲＡＭ２ｂなどを備え、インクジェット記録装置１の動作を統括制御する。

搬送部３は、インクジェット記録装置１により画像などを記録する対象となる媒体を後述するインクジェットヘッド１００のインク吐出面と対向させながら当該インク吐出面に対して相対移動させる。搬送部３は、搬送駆動部３ａを有する。搬送駆動部３ａは、例えば、媒体が載置される無端状のベルトが架け渡されたローラーを有し、当該ローラーを所定速度で回転動作させることで無端状のベルト及び当該ベルト上の媒体を所定速度で周回移動させる。

記憶部４は、動作制御に係るプログラム及び設定データなどを記憶する。記憶部４は、不揮発性メモリー及び／又はＨＤＤ（Hard Disk Drive）などを有する。また、記憶部４は、通信部５を介して外部から取得された記録対象の画像データ４ａ及びその処理データなどを記憶可能であってよい。これらのデータの記憶用に、記憶部４は、ＤＲＡＭなどの揮発性メモリーを有していてもよい。

通信部５は、外部機器との通信を制御してデータの送受信を行う。通信部５は、例えば、ネットワークカードなどを備え、ＬＡＮを用いたＴＣＰ／ＩＰなどの通信規格に基づいてデータ通信の制御を行う。接続される外部機器には、画像記録命令及び記録対象データを出力する各種コンピューター端末が含まれる。

表示部６は、制御部２の制御に基づいて表示画面に各種表示を行わせる。表示画面としては、例えば、液晶ディスプレイが挙げられる。表示画面には、例えば、画像記録動作に係るステータスの表示及び設定の選択画面の表示などが含まれる。また、表示部６には、ＬＥＤランプなどが含まれていてよく、例えば、主電源からの電力供給有無、及び／又はステータスの異常状態の有無などを報知可能であってよい。

操作受付部７は、ユーザーなどによる外部からの入力操作を受け付けて、入力信号として制御部２に出力する。操作受付部７としては、例えば、表示画面に重ねて設けられたタッチパネルが挙げられる。また、操作受付部７は、押しボタンスイッチ及び／又はロータリースイッチなどが含まれていてもよい。

ヘッド駆動制御部８は、記録対象の画像の各画素データに応じて適切なタイミングでインクジェットヘッド１００の後述するアクチュエーター３０を駆動する駆動信号を得るための駆動電圧信号を出力する。ヘッド駆動制御部８は、基板上などにまとめて形成されてもよいし、インクジェット記録装置１の各部に分散して配置されていてもよい。また、ヘッド駆動制御部８の構成の一部又は全部は、インクジェットヘッド１００が有するものであってもよい。ヘッド駆動制御部８は、ヘッド制御部８ａと、信号制御部８ｂなどを備える。

ヘッド制御部８ａは、ＣＰＵと記憶部などを備え、記録対象の画像データの有無や画像データの内容に応じてヘッド駆動制御部８の動作を制御する。記憶部には、ノズル５１からインクを吐出させたりノズル５１内のインクの液面（メニスカス）を振動させたりするための駆動信号の波形パターンのデータが予め保持されている。
信号制御部８ｂは、図示略のクロック信号（同期信号）に応じた適切なタイミングでヘッド制御部８ａから取得される波形信号（入力信号）をインクジェットヘッド１００に出力する。駆動信号の波形パターンは、複数種類保持されていて、予め定められた順番及びタイミングで切り替えられてもよい。

インクジェットヘッド１００は、媒体に対してインクを吐出して画像などを記録、形成する。

インクジェット記録装置１は、例えば、搬送移動される媒体に対して固定されたインクジェットヘッド１００からインクが吐出されて画像が記録されていくラインヘッドによるワンパス方式のものであるが、インクの吐出動作中にインクジェットヘッド１００と媒体とが一定速度で相対移動するものであれば特には限られない。ノズル５１の開口が二次元配置されている場合には、相対移動方向について異なる位置のノズル５１からのインク吐出タイミングは、相対移動速度に応じて各々ずらされるように駆動制御される。

以下、本発明のインクジェットヘッド１００に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。便宜上、各図には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。Ｚ軸方向がインクジェットヘッド１００の高さ方向であり、Ｚ軸正方向が下方向である。また、Ｙ軸方向がインクジェットヘッド１００の厚み方向で、Ｘ軸方向がインクジェットヘッド１００の幅方向である。インクジェットヘッド１００は、Ｚ軸正方向（下方向）にインクを吐出する。

図２は、インクジェットヘッド１００の構成を示す斜視図である。
図３は、インクジェットヘッド１００が有するヘッドチップ１３の構成を示す図である。
図２に示すように、インクジェットヘッド１００は、筐体１０と、ヘッドベース１２とを備える。筐体１０は、ヘッドベース１２に対して着脱可能となっている。

筐体１０は、下面が開放された矩形の箱体である。筐体１０の上面には内部に繋がる切欠き１０ａが設けられ、この切欠き１０ａを介して回路基板１１が筐体１０に収納されている。回路基板１１には、ヘッドチップ１３内のアクチュエーター３０を駆動するための駆動回路が実装されている。切欠き１０ａのＸ軸方向正側とＸ軸方向負側に、それぞれ、円形の穴部１０ｂが設けられている。穴部１０ｂは、図示略のインク供給用のチューブを筐体１０の内部へと導くためのものである。

ヘッドベース１２は、上下に貫通する矩形の開口１２ａを中央に有する枠体である。開口１２ａの下端に、図３に示すヘッドチップ１３が設けられている。ヘッドチップ１３には、開口１２ａ内において回路基板１１と図示しないＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）が電気的に接続されている。

図３に示すように、ヘッドチップ１３は、アクチュエーター３０、流路基板４０（流路部材）及びノズル基板５０がこの順に積層された構成を有する。アクチュエーター３０、流路基板４０及びノズル基板５０は、直方体状の板体であり、Ｚ方向から見た形状が同一となっている。アクチュエーター３０及び流路基板４０は、接着剤を介して接合されている。また、流路基板４０及びノズル基板５０は、接着剤を介して接合されている。

流路基板４０には、Ｘ軸方向に延在する４つの供給流路２１が形成されている。
アクチュエーター３０のＸ軸方向正側の端部とＸ軸方向負側の端部には、それぞれ、４つのインク供給口３０ａがＹ軸方向に並んで形成されている。各インク供給口３０ａは、それぞれ一つの供給流路２１に繋がっている。

図４は、ヘッドチップ１３のＸ軸方向正側の端部の拡大図である。
アクチュエーター３０には、供給流路２１に沿って複数の圧力室２２が設けられている。詳しくは、アクチュエーター３０の裏面には、圧力室２２に対応する位置に溝が形成されており、アクチュエーター３０が流路基板４０に重ねられることにより、アクチュエーター３０裏面の溝と流路基板４０の上面との間に、圧力室２２が形成される。圧力室２２は、流路基板４０に形成された供給側連絡流路２３（図５参照）を介して供給流路２１に繋がっている。

なお、アクチュエーター３０上面のＹ軸方向負側の端部とＹ軸方向正側の端部には、それぞれ、回路基板１１のＦＰＣを接続するための端子群（図示せず）が設けられている。この端子群は、アクチュエーター３０の圧電体層３４（図５参照）に電圧（駆動信号）を印加するためのものである。

上記のように、供給流路２１は、端部がインク供給口３０ａに繋がっている。供給流路２１に沿って多数の圧力室２２が配置され、各圧力室２２が供給側連絡流路２３によって供給流路２１に繋がっている。

図３に戻り、８つのインク供給口３０ａには、それぞれ図示略のインク供給チューブが接続されており、当該インク供給チューブからインクが供給される。インク供給口３０ａに供給されたインクは、供給流路２１及び供給側連絡流路２３を通って圧力室２２に供給される。本実施形態では、４つの供給流路２１には同一の色のインクが供給される。ただし、これに限られず、各供給流路２１に互いに異なる色のインクを供給して、１つのインクジェットヘッド１００により４色のインクを吐出できるようにしてもよい。

図５は、図４のV－V断面図である。
図５に示すように、流路基板４０には、供給流路２１、供給側連絡流路２３及びノズル側連絡流路２４が設けられている。供給側連絡流路２３は、供給流路２１のＺ軸方向負側から延びて圧力室２２に接続されている。ノズル側連絡流路２４は、圧力室２２とノズル基板５０のノズル５１とを接続するように流路基板４０を貫通している。

ノズル基板５０には、圧力室２２からＺ軸正方向に延びるノズル側連絡流路２４に対応する位置に、ノズル基板５０を貫通するノズル５１が形成されている。ノズル５１は、Ｚ軸正方向に向かうに従って次第に径が小さくなる形状を有しており、出口付近では径が均一になっている。ノズル基板５０の材質は、特には限られないが、例えば金属や樹脂である。

アクチュエーター３０は、圧力室２２が形成されている圧力室層３１、圧力室層３１の上部（Ｚ軸方向負側）に積層された振動板３２、絶縁層３３、圧電体層３４及び電極層３５を有している。振動板３２、絶縁層３３、圧電体層３４及び電極層３５は、スパッタ法等の真空製膜技術により形成することができる。これらの層は、塗布等の他の製膜技術により形成されてもよい。圧力室層３１は、めっき工法等の厚膜形成技術又は金属板のエッチング工法により形成することができる。圧力室層３１の下面に流路基板４０が接合されることにより、圧力室２２が形成される。振動板３２は、導電性の金属材料から構成され、圧電体層３４の下部電極（共通電極）を兼ねている。絶縁層３３は、圧電体層３４に対して振動板３２を絶縁する。すなわち、絶縁層３３は、圧電機能領域Ｒ１以外の圧電体層３４への電圧印加を遮蔽する。

圧電体層３４は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成される。圧電体層３４の膜厚は数μｍ程度である。電極層３５は、導電性材料により形成される。電極層３５は、例えば、貴金属を含むチタンから形成される。電極層３５の膜厚は０．２μｍ程度である。

電極層３５に電圧が印加されることにより圧電機能領域Ｒ１において圧電体層３４がＺ軸方向に変形し、これに伴い、振動板３２が変形する。圧電機能領域Ｒ１において振動板３２が下方に変形すると、圧力室２２の容積が減少し、圧力室２２に充填されたインク６０の圧力が高まる。また、圧電機能領域Ｒ１において振動板３２が上方に変形すると、圧力室２２の容積が増大し、圧力室２２に充填されたインク６０の圧力が低下する。インク６０の圧力を所定の順序で変動させることにより（例えば、減圧させた後に加圧することにより）、ノズル側連絡流路２４を介して圧力室２２に連通するノズル５１からインク６０の液滴６１が吐出される。

圧力室層３１、振動板３２、絶縁層３３、圧電体層３４及び電極層３５は、それぞれ、必ずしも単層でなくともよく、複数の層によって形成されてもよい。また、各層の間に、さらに他の層が配置されてもよい。

図６は、ノズル基板５０におけるノズル５１の配列を模式的に示す図である。
図６に示すように、ノズル基板５０には、複数のノズル５１が一列に並ぶように配置されている。ノズル基板５０には、４つのノズル５１の列Ｌ１～Ｌ４が配置されている。例えば、列Ｌ１～Ｌ４に、それぞれ数百個のノズル５１が一定間隔で設けられている。また、各ノズル列は、ノズル５１のＸ軸方向の位置が互いにずれる位置関係で設けられている。各列のノズル５１の数はこれに限られるものではない。

図７は、ヘッドチップ１３のうち圧力室２２付近の構成の断面を示す部分斜視図である。
図７に示すように、流路基板４０は、Ｚ軸方向に順に積層された複数の（ここでは８枚の）板状部材４０１～４０８を有している。板状部材４０１～４０８は、Ｚ軸方向から見た外形が同一の矩形であり、上面及び下面がＸＹ平面に平行である。板状部材４０１～４０８の材質は、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）材や４２アロイであるが、これに限られない。Ｚ軸方向負側の端に板状部材４０１が配置されており、この板状部材４０１は接着剤を介してアクチュエーター３０に接合されている。また、Ｚ軸方向正側の端に板状部材４０８が配置されており、この板状部材４０８は接着剤を介してノズル基板５０に接合されている。

板状部材４０１～４０８のうち下から３番目の板状部材４０６は、他の板状部材よりも薄くなっており、供給流路２１のダンパーとして機能する。このダンパーは、アクチュエーター３０が駆動され、振動板３２がＺ軸方向に変位した際に供給側連絡流路２３から供給流路２１に付与される圧力波を吸収するためのものである。

板状部材４０１～４０８には、それぞれノズル側連絡流路２４の一部となる拡大貫通孔４０１ａ及び貫通孔４０２ａ～４０８ａが形成されている。板状部材４０１～４０８は、拡大貫通孔４０１ａ及び貫通孔４０２ａ～４０８ａが連通してノズル側連絡流路２４を構成する位置関係で配置されている。換言すれば、板状部材４０１～４０８に亘って連通する拡大貫通孔４０１ａ及び貫通孔４０２ａ～４０８ａにより、ノズル側連絡流路２４が構成されている。拡大貫通孔４０１ａ及び貫通孔４０２ａ～４０８ａの開口形状は、略円形である。また、拡大貫通孔４０１ａ及び貫通孔４０２ａ～４０８ａ及びノズル５１は、互いに中心が一致している。
貫通孔４０２ａ～４０８ａの直径は、略同じである。

図８Ａ～図８Ｄに、Ｚ軸方向負側から見た圧力室２２とノズル側連絡流路２４の圧力室２２側端部との重なり、及び圧力室２２と供給側連絡流路２３の圧力室２２側端部との重なりを模式的に示す図を示す。
図８Ａに示すように、拡大貫通孔４０１ａの直径は、貫通孔４０２ａ～４０８ａの直径より大きい。また、アクチュエーター３０と流路基板４０とがずれなく接着した場合に、拡大貫通孔４０１ａのＹ軸方向正側の端縁は圧力室２２の端部よりＹ側方向正側に距離aだけ延びており、拡大貫通孔４０１ａのＸ軸方向正側の端縁は圧力室２２の端部よりＸ軸方向正側に距離ｂだけ延びており、拡大貫通孔４０１ａのＸ軸方向負側の端縁は圧力室２２の端部よりＸ軸方向負側に距離ｃだけ延びている。つまり、拡大貫通孔４０１ａの開口面(第２開口面)の面積は、アクチュエーター３０と流路基板４０とがずれなく接着した場合に圧力室２２の開口面と第２開口面とが重なり合う面の面積よりも広くなっている。図８Ａに示す図において、圧力室２２の開口面と拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の重なり合う面の面積は、ハッチングで示す面積Ｓ１である。
このように、圧力室２２側から１つ目の板状部材４０１に拡大貫通孔４０１ａが形成され、拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の重なり合う面の面積より広いことにより、板状部材４０１とアクチュエーター３０を接着する際に板状部材４０１とアクチュエーター３０との間に多少の位置ずれが生じても、圧力室２２に重なるノズル側連絡流路２４の面積が顕著に小さくなることを抑制できる。

図７に示すように、板状部材４０１には、供給側連絡流路２３を構成する拡大孔部４０１ｂが形成され、板状部材４０２には、供給側連絡流路２３を構成する絞り部４０２ｂが形成されている。拡大孔部４０１ｂ及び絞り部４０２ｂの開口形状は、略円形である。
拡大孔部４０１ｂと絞り部４０２ｂの中心は一致していなくてもよい。板状部材４０１と板状部材４０２間の貼りずれが発生した場合でも、拡大孔部４０１ｂの周内に絞り部４０２ｂが収まる位置であればよい。
図８Ａに示すように、拡大孔部４０１ｂの直径は、絞り部４０２ｂの直径より大きい。また、アクチュエーター３０と流路基板４０とがずれなく接着した場合に、拡大孔部４０１ｂのＹ軸方向負側の端縁は圧力室２２の端部よりＹ側方向負側に距離ｄだけ延びており、拡大孔部４０１ｂのＸ軸方向正側の端縁は圧力室２２の端部よりＸ軸方向正側に距離eだけ延びており、拡大孔部４０１ｂのＸ軸方向負側の端縁は圧力室２２の端部よりＸ軸方向負側に距離ｆだけ延びている。つまり、拡大孔部４０１ｂの開口面（第１開口面）の面積は、アクチュエーター３０と流路基板４０とがずれなく接着した場合に圧力室２２の開口面と第１開口面とが重なり合う面の面積よりも広くなっている。図８Ａに示す図において、圧力室２２の開口面と拡大孔部４０１ｂの第１開口面の重なり合う面の面積は、ハッチングで示す面積Ｓ２である。
このように、圧力室２２側から１つ目の板状部材４０１に拡大孔部４０１ｂが形成され、拡大孔部４０１ｂの第１開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大孔部４０１ｂの第１開口面の重なり合う面の面積より広いことにより、板状部材４０１とアクチュエーター３０を接着する際に板状部材４０１とアクチュエーター３０との間に多少の位置ずれが生じても、圧力室２２に重なる供給側連絡流路２３の面積が顕著に小さくなることを抑制できる。
また、本実施形態においては、絞り部４０２ｂの直径は、貫通孔４０２ａの直径より小さい。

上記のように構成されたインクジェットヘッド１００においては、供給側連絡流路２３よりノズル側連絡流路２４の方が、イナータンスが大きい。イナータンスは、流体の慣性を表す量であり、流量の変化しにくさを表すものである。流路のイナータンスＭは、流路内の液体の密度をρとし、流路の長さをＬとし、流路の断面積をＳとすると、Ｍ＝ρＬ／Ｓで定義される。またイナータンスが変化すると、圧力室２２の固有振動周期（ＡＬ）が変化して共振振動周期からずれるため、インクの射出速度が変化する。
供給側連絡流路２３よりノズル側連絡流路２４の方が、イナータンスが大きいことによって、図８Ａに示す面積Ｓ１を変化させたときの面積Ｓ１とノズル側連絡流路２４のイナータンスの関係よりも、面積Ｓ２を変化させたときの面積Ｓ２と供給側連絡流路２３のイナータンスの関係の方が、面積変化に対する感度が高くなる。

ここで、図８Ｂは、拡大貫通孔４０１ａにおいて距離ａ、ｂ、ｃを０にした場合、つまり拡大貫通孔４０１ａの開口面の面積と貫通孔４０２ａ～４０８ａの開口面の面積を同一にした場合である。
図８Ｃは、拡大孔部４０１ｂにおいて距離ｄ、ｅ、ｆを０にした場合である。
図８Ｄは、拡大貫通孔４０１ａにおいて距離ａ、ｂ、ｃを０にして、且つ拡大孔部４０１ｂにおいて距離ｄ、ｅ、ｆを０にした場合である。

図９Ａ～図９Ｄに板状部材４０１とアクチュエーター３０の貼りずれ量の変化と圧力室２２の固有振動周期の変化の割合の関係を模式的に示す。図９Ａ～図９Ｄにおいて、横軸にＸ方向の貼りずれ量を表し、縦軸に貼りずれ量に伴う固有振動周期の変化の割合を表し、Ｙ方向の貼りずれ量が０μｍ、－３０μｍ、＋３０μｍである場合を示す。
図９Ａに示すのは、図８Ａに示す場合であり、図９Ｂに示すのは、図８Ｂの場合であり、図９Ｃに示すのは、図８Ｃの場合であり、図９Ｄに示すのは、図８Ｄに示す場合である。
図９Ａ～図９Ｄに示すように、圧力室２２の固有振動周期の変化の割合は図９Ａの場合が一番小さく、次に図９Ｂの場合が小さく、その次に図９Ｃの場合が小さく、図９Ｄの場合が一番大きくなる。
つまり、板状部材４０１とアクチュエーター３０の貼りずれによる圧力室２２の固有振動周期の変化を抑制するには、拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の重なり合う面の面積より広く、拡大孔部４０１ｂの第１開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大孔部４０１ｂの第１開口面の重なり合う面の面積より広くすること（図８Ａの場合）が最も好ましい。また、拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の重なり合う面の面積より広く、拡大孔部４０１ｂの第１開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大孔部４０１ｂの第１開口面の重なり合う面の面積より広くない場合（図８Ｃの場合）よりも、拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の重なり合う面の面積より広くなく、拡大孔部４０１ｂの第１開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大孔部４０１ｂの第１開口面の重なり合う面の面積より広い場合（図８Ｂの場合）の方が圧力室２２の固有振動周期の変化を抑制することができる。つまり、インクの射出速度が変化することを抑制ことができる。

図１０Ａ、図１０Ｂにノズル列内の射出速度、圧力室２２の固有振動周期の変化の割合分布を示す。図１０Ａ、図１０Ｂにおいて、横軸はノズル列内のノズル番号を表す。この場合、ノズル列の１列内にノズル番号が１～２００であるノズルがある。また、縦軸はインクの射出速度（●）と圧力室２２の固有振動周期（ＡＬ）の変化の割合（〇）を表す。
図１０Ａ、図１０Ｂでは、板状部材４０１とアクチュエーター３０の接着において同等の貼りずれが発生している状態である。図１０Ａは、図８Ａの場合であり、図１０Ｂは図８Ｄの場合である。
図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、板状部材４０１とアクチュエーター３０の接着において貼りずれが発生した場合、図８Ａに示すような拡大貫通孔４０１ａ及び拡大孔部４０１ｂであれば、図８Ｄに示すような場合よりもノズル列内におけるインクの射出速度及び圧力室２２の固有振動周期の変化の割合の差が小さい。

また、アクチュエーター３０と流路基板４０を接合する際に、アライナーを用いて高精度に位置合わせする場合では、印字長が５０ｍｍであり、角度が０．１度の貼りずれが発生すると、Ｘ軸・Ｙ軸方向に１０μｍ程度の貼りずれが発生する。そのため、この場合においては、図８Ａに示す拡大貫通孔４０１ａにおける距離ａ，ｂ，ｃ、及び拡大孔部４０１ｂにおける距離ｄ，ｅ，ｆは、１０μｍ以上であることが好ましい。また、位置決めピン等を用いて安価に高精度ではなく位置合わせする場合もある。この場合、最大で５０μｍ程度の貼りずれが発生する可能性がある。そのため、図８Ａに示す拡大貫通孔４０１ａにおける距離ａ，ｂ，ｃ、及び拡大孔部４０１ｂにおける距離ｄ，ｅ，ｆは、５０μｍ以上であることがさらに好ましい。

また、図１１Ａは、ヘッドチップ１３のうち圧力室２２付近の構成のＸ軸に垂直な断面を示す断面図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示す拡大貫通孔４０１ａ付近の矩形領域Ｂの拡大図である。また、図１１Ｃは、図１１Ａに示す拡大孔部４０１ｂ付近の矩形領域Ｃの拡大図である。
図１１Ｂに示す距離ａ、及び図１１Ｃに示す距離ｄが大きくなりすぎるとノズル側連絡流路２４及び供給側連絡流路２３内に淀みが発生し、その淀みに気泡が残存してしまう可能性がある。気泡を残存させないためには、拡大貫通孔４０１ａ及び拡大孔部４０１ｂのＺ軸方向の厚さをｔとすると、距離ａ≦２ｔ、且つ距離ｄ≦２ｔとすることが好ましい。また、図８Ａ～図８Ｄに示す距離ｂ，ｃ、及び距離ｅ，ｆについても同様であり、距離ｂ≦２ｔ、距離ｃ≦２ｔ、距離ｅ≦２ｔ、且つ距離ｆ≦２ｔとすることが好ましい。

また、図７に示すように、板状部材４０３～４０５にはそれぞれ、供給流路２１に対応する領域に開口４０３ｂ～４０５ｂが形成されている。換言すれば、連通する開口４０３ｂ～４０５ｂにより供給流路２１が構成されている。
また、板状部材４０７には、開口４０３ｂ～４０５ｂと同一形状の開口４０７ｂが形成されている。開口４０７ｂがなす空間は、インクが流入しない空気室を形成する。この空気室と、供給流路２１とは、板状部材４０６（ダンパー）により仕切られている。

板状部材４０１～４０８は、例えば熱拡散工法により拡散接合されている。ただし、これに限られず、板状部材同士が接着剤により接合されていてもよい。
板状部材４０１とアクチュエーター３０とを接着剤により接合することで、供給側連絡流路２３と圧力室２２とが連通するとともに、圧力室２２とノズル側連絡流路２４とが連通する。また、板状部材４０８とノズル基板５０とを接着剤により接合することで、ノズル側連絡流路２４とノズル５１とが連通する。

また、本実施の形態では、ノズル側連絡流路２４のうち拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の面積のみを他の貫通孔４０２ａ～４０８ａの開口面の面積、及び圧力室２２の開口面と拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の重なり合う面の面積より広くすることで、ノズル側連絡流路２４のコンプライアンスの増大を防ぐことができる。コンプライアンスＣは、流路内の液体の体積をＶとし、液体の圧力をＰとすると、Ｃ＝－ΔＶ／ΔＰで定義される。
また、供給側連絡流路２３のうち拡大孔部４０１ｂの第１開口面の面積を絞り部４０２ｂの開口面の面積より広くし、拡大孔部４０１ｂの第１開口面の面積のみを圧力室２２の開口面と拡大孔部４０１ｂの第１開口面の重なり合う面の面積より広くすることで、供給側連絡流路２３のコンプライアンスの増大を防ぐことができる。
供給側連絡流路２３あるいはノズル側連絡流路２４のコンプライアンスが増大すると、インクジェットヘッド１００の駆動効率が悪化するため、コンプライアンスの増大を防ぐことで、インクジェットヘッド１００の駆動効率の悪化を防ぐことができる。

図１２Ａは、ヘッドチップ１３のうち隣接する圧力室Ｌ１列及び圧力室Ｌ２列付近の構成のＸ軸に垂直な断面を示す断面図である。図１２Ｂは、図１２Ａに示す圧力室Ｌ１列及び圧力室Ｌ２列をＺ軸方向負側から見た図である。
図１２Ａ、図１２Ｂに示す例において、圧力室Ｌ１列及び圧力室Ｌ２列は複数の圧力室から構成されており、例えば、圧力室Ｌ１列は、図６に示すノズル５１の列Ｌ１に対応しており、圧力室Ｌ２列は、図６に示すノズル５１の列Ｌ２に対応している。
図１２Ａに示すように、隣接する圧力室Ｌ１列と圧力室Ｌ２列の間の仮想の中央線をＤとすると、圧力室Ｌ１列及び圧力室Ｌ２列のそれぞれのノズル側連絡流路２４と供給側連絡流路２３は、中央線Ｄに対して線対称になるように配置されている。また、ノズル側連絡流路２４に対応するノズル５１、及び供給側連絡流路２３に対応する供給流路２１も同様に中央線Ｄに対して線対称になるように配置されている。
このようにノズル側連絡流路２４及び供給側連絡流路２３が、隣接する他の圧力室列との間の仮想の中央線Ｄに対して、線対称になるように配置されている場合に、アクチュエーター３０と流路基板４０のＹ軸方向の貼りずれが発生すると、貼りずれに起因するノズル側連絡流路２４のイナータンス変化量と供給側連絡流路２３のイナータンス変化量が異なる。そのため、圧力室列ごとにインク射出速度や圧力室２２の固有振動周期が変わってしまう可能性がある。

さらに、本実施形態におけるインクジェット記録装置１においては、ヘッド駆動制御部８は、図１２Ａ、図１２Ｂに示したような圧力室列ごとに、アクチュエーター３０に同一の波形を印可して駆動させるが、駆動回路を簡素化するために、圧力室Ｌ１列と圧力室Ｌ２列のように隣接する圧力室列のアクチュエーター３０に同一の波形を印可する場合がある。
この場合においては、上記のように圧力室列ごとに変わってしまったインクの射出速度や圧力室２２の固有振動周期を補正することができない。

しかし、図１２Ａに示すように、隣接する圧力室のそれぞれのノズル側連絡流路２４と供給側連絡流路２３は、中央線Ｄに対して線対称になるように配置されており、さらに、隣接する圧力室列のアクチュエーター３０に同一の波形が印可される場合においても、図８Ａに示すように、拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大貫通孔４０１ａの第２開口面の重なり合う面の面積より広くなるように形成し、拡大孔部４０１ｂの第１開口面の面積は、圧力室２２の開口面と拡大孔部４０１ｂの第１開口面の重なり合う面の面積より広くなるように形成する。このことにより、アクチュエーター３０と流路基板４０の貼りずれによって、ノズル側連絡流路２４のイナータンス量と供給側連絡流路２３のイナータンス変化量が異なることを防ぐことができる。つまり、圧力室列ごとにインクの射出速度や圧力室２２の固有振動周期が変わってしまうことを防ぐことができる。

図１３Ａ、図１３Ｂは、ノズル列間の射出速度、圧力室の固有振動周期の変化の割合の分布を示す図である。図１３Ａ、図１３Ｂにおいて、横軸はノズル５１の列Ｌ１及び列Ｌ２内のノズル番号を表す。この場合、列Ｌ１内にノズル番号が１～２００であるノズルがあり、列Ｌ２内にノズル番号が２０１～４００であるノズルがある。また、縦軸はインクの射出速度（●）と圧力室２２の固有振動周期の変化の割合（〇）を表す。
図１３Ａ、図１３Ｂでは、板状部材４０１とアクチュエーター３０の接着において同等の貼りずれが発生している状態である。図１３Ａは、図８Ａの場合であり、図１３Ｂは図８Ｄの場合である。
図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、板状部材４０１とアクチュエーター３０の接着において貼りずれが発生した場合、図８Ａに示すような拡大貫通孔４０１ａ及び拡大孔部４０１ｂであれば、図８Ｄに示すような場合よりも列Ｌ１と列Ｌ２のようなノズル列間における射出速度の差、及び固有振動周期の変化の割合の差が小さい。

以上のように、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００は、インクが充填される圧力室２２と、圧力室２２に充填されたインクの圧力を変化させるアクチュエーター３０と、アクチュエーター３０が駆動されることにより圧力室２２に充填されたインクを吐出するノズル５１と、圧力室２２とノズル５１とを連結するノズル側連絡流路２４と、圧力室２２とインクを供給する供給流路２１とを連結する供給側連絡流路２３と、を備え、ノズル側連絡流路２４及び供給側連絡流路２３を有する流路部材４０をアクチュエーター３０に接着することにより圧力室２２とノズル側連絡流路２４、及び圧力室２２と供給側連絡流路２３がそれぞれ接続され、供給側連絡流路２３のイナータンスよりノズル側連絡流路２４のイナータンスの方が大きく、供給側連絡流路２３の圧力室２２側端部（拡大孔部４０１ｂ）の第１開口面の面積は、アクチュエーター３０と流路部材４０とがずれなく接着した場合に、圧力室２２の開口面と第１開口面とが重なり合う面の面積（面積Ｓ２）よりも広くなっている。
このような構成によれば、流路部材４０をアクチュエーター３０に接着する際に流路部材４０とアクチュエーター３０との間に多少の位置ずれが生じても、供給側連絡流路２３から圧力室２２にインクが流れにくくなることを抑制することができる。

また、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００において、ノズル側連絡流路２４の圧力室２２側端部（拡大貫通孔４０１ａ）の第２開口面の面積は、アクチュエーター３０と流路部材４０とがずれなく接着した場合に、圧力室２２の開口面と第２開口面とが重なり合う面の面積（面積Ｓ１）よりも広くなっている。
これにより、流路部材４０をアクチュエーター３０に接着する際に流路部材４０とアクチュエーター３０との間に多少の位置ずれが生じても、圧力室２２からノズル側連絡流路２４にインクが流れにくくなることを抑制することができる。

また、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００において、複数の圧力室２２からなる圧力室列において、ノズル側連絡流路２４及び供給側連絡流路２３は、隣接する他の圧力室列との間の仮想の中央線Ｄに対して、線対称になるように配置されている。
これにより、このような構成のインクジェットヘッド１００においても、アクチュエーター３０と流路部材４０の貼りずれによって、ノズル側連絡流路２４のイナータンス量と供給側連絡流路２３のイナータンス変化量が異なることを防ぐことができる。つまり、圧力室列ごとに射出速度や圧力室の固有振動周期が変わってしまうことを防ぐことができる。

また、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００において、供給流路２１と供給側連絡流路２３の圧力室２２側端部（拡大孔部４０１ｂ）との間に絞り部４０２ｂが設けられている。
これにより、供給側連絡流路２３のコンプライアンスが増大することを防ぐことができる。つまり、インクジェットヘッド１００の駆動効率の悪化を防ぐことができる。

また、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド１００と、インクジェットヘッド１００のインク吐出を制御するヘッド駆動制御部８と、を備え、ヘッド駆動制御部８は、隣接する圧力室列のアクチュエーター３０に、同一の波形を印可する。
これにより、このような駆動方法においても、圧力室列ごとに射出速度や圧力室の固有振動周期が変わってしまうことを防ぐことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、Ｚ軸方向から見た拡大貫通孔４０１ａ、貫通孔４０２ａ～４０８ａ、拡大孔部４０１ｂ、及び絞り部４０２ｂの形状は、円形に限られず、楕円形や矩形等の他の形状であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。

１ インクジェット記録装置
２ 制御部
３ 搬送部
４ 記憶部
５ 通信部
６ 表示部
７ 操作受付部
８ ヘッド駆動制御部
１００ インクジェットヘッド
１０ 筐体
１１ 回路基板
１２ ヘッドベース
１３ ヘッドチップ
２１ 供給流路
２２ 圧力室
２３ 供給側連絡流路
２４ ノズル側連絡流路
３０ アクチュエーター
３０ａ インク供給口
３１ 圧力室層
３２ 振動板
３３ 絶縁層
３４ 圧電体層
３５ 電極層
４０ 流路基板（流路部材）
５０ ノズル基板
５１ ノズル
６０ インク
６１ 液滴
４０１～４０８ 板状部材
４０１ａ 拡大貫通孔
４０２ａ～４０８ａ 貫通孔
４０１ｂ 拡大孔部
４０２ｂ 絞り部
４０３ｂ～４０５ｂ、４０７ｂ 開口
Ｒ１ 圧電機能領域

Claims (5)

1. インクが充填される圧力室と、
   前記圧力室に充填されたインクの圧力を変化させるアクチュエーターと、
   前記アクチュエーターが駆動されることにより前記圧力室に充填された前記インクを吐出するノズルと、
   前記圧力室と前記ノズルとを連結するノズル側連絡流路と、
   前記圧力室と前記インクを供給する供給流路とを連結する供給側連絡流路と、を備え、
   前記ノズル側連絡流路及び前記供給側連絡流路を有する流路部材を前記アクチュエーターに接着することにより前記圧力室と前記ノズル側連絡流路、及び前記圧力室と前記供給側連絡流路がそれぞれ接続され、
   前記供給側連絡流路のイナータンスより前記ノズル側連絡流路のイナータンスの方が大きく、
   前記供給側連絡流路の前記圧力室側端部の第１開口面の面積は、前記アクチュエーターと前記流路部材とがずれなく接着した場合に、前記圧力室の開口面と前記第１開口面とが重なり合う面の面積よりも広くなっているインクジェットヘッド。
2. 前記ノズル側連絡流路の前記圧力室側端部の第２開口面の面積は、前記アクチュエーターと前記流路部材とがずれなく接着した場合に、前記圧力室の開口面と前記第２開口面とが重なり合う面の面積よりも広くなっている請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 複数の前記圧力室からなる圧力室列において、前記ノズル側連絡流路及び前記供給側連絡流路は、隣接する他の圧力室列との間の仮想の中央線に対して、線対称になるように配置されている請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記供給流路と前記供給側連絡流路の前記圧力室側端部との間に絞り部が設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドのインク吐出を制御するヘッド駆動制御部と、を備え、
   前記ヘッド駆動制御部は、隣接する圧力室列のアクチュエーターに、同一の波形を印可するインクジェット記録装置。

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